Способ кристаллизации солей из насыщенных растворов Советский патент 1977 года по МПК B01D9/02 

1

Изобретение относится к области химической технологии и может найти широкое применение при кристаллизапии солей из насыщенных растворов методом их адиабатного испарения с последующим использованием маточного раствора, получаемого после разделения суспензии, на стадии растворения руды или спека, т. е. в тех случаях, когда кристаллизационное оборудование работает в замкнутом пикле с растворителем.

Известен способ получения поваренной соли из загрязненного сырья (например, из галитовых отходов) с растворением сырья в циркулирующем маточнике с получением горячего насыщенного раствора, осветлением и выделением из него кристаллической соли в вакуум-кристаллизационной установке, в которой регенеративный подогрев циркулирующего раствора осуществляется в конденсаторах смещения 1.

Кристаллизация солей в вакуум-кристаллизационных установках по известному способу с использованием маточного раствора на стадии растворения обеспечения за счет подвода тепловой энергии к маточному раствору перед стадией растворения или на этой стадии и отвода затраченной энергии на последних стадиях кристаллизации путем конденсации вторичного пара хладагентом. Известен также способ кристаллизации солеи из насыщенных растворов, по которому регенерация затрачиваемой тепловой энергии в целях снижения ее расхода осуществляется путем ступенчатого подогрева маточного раствора в многокорпусных кристаллизационных установках при прохождении его через конденсаторы (поверхностные или смешения) от низкотемпературных ступеней к высокотемпературным за счет конденсации

вторичного пара от самоиспаряющегося в кристаллизаторах раствора. Горячий насыщенный раствор, поступающий со стадии растворения, самоиспаряется при переходе от ступени к ступени за счет постепенного снижепня давления в корпусах установки. Необходимое разрежение в системе создается и поддерживается вакуумным устройством. При этом в связи со снижением зшрзгости пара над раствором при адиабатном самоиспареНИИ его, а также в связи с необходимостью обеспечения сил процессов тепломассообмена в конденсаторах и из-за потерь различного рода может быть осуществлена лищь частичная регенерация тепла от самоиспаряющегося раствора 2.

Степень регенерации во многом зависит от числа корпусов в установке, которое ограничивается условием обеспечения оптимального соотношения энергозатрат и капиталовложений.

Таким образом, работа существующих кристаллизационных установок адиабатного испарения, маточный раствор которых используется после разделения суспензии на стадии растворения, неизбежно связана с необходимостью постоянного подвода тепла на проведение процесса и расходом хладагента на отвод затраченной тепловой энергии из системы, а сокращение энергетических затрат достигается вводом дополнительных регенеративных ступеней кристаллизации и аппаратуры для конденсации вторичного пара с соответствз-ющим увеличением капиталовложений на оборудование.

Недостатком этого способа является сложная схема производства, большие затраты тепловой энергии и расхода хладагента, а также высокая стоимость получаемого кристаллического продукта.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат и расхода хладагента.

Для этого по предлагаемому способу кристаллизации солей из насыщенных растворов вторичный пар конденсируют путем сжатия струей маточного раствора при непосредственном их контакте.

Процесс конденсации вторичного пара, полученного при адиабатном самоиспарении раствора, подаваемого в кристаллизатор из растворителя, с одновременным нагревом оборотного маточпого раствора, полученным после разделения суспензии, в данном случае обеспечивается путем сжатия вторичного пара до давления упругости паров над раствором перед его самоиспарением в кристаллизаторе.

На чертеже изображена перспективная схема реализации предлагаемого способа.

Схема включает растворитель 1, узел 2 отделения нерастворимых примесей, самоиспарительный кристаллизатор 3, центрифугу 4, сборник 5 маточного раствора, центробежный насос 6 и струйный насос-компрессор 7.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Горячий насыщенный раствор из растворителя 1 после отделения в узле 2 нерастворимых примесей, если они имеются, поступает в самоиспарительный кристаллизатор 3, в котором поддерживают давление ниже упругости пара над поступающим в кристаллизатор раствором при данной температуре. В связи с тем, что поступающий раствор является перегретым по отнощению к давлению в кристаллизаторе, он вскипает и при его самоиспарении образуется пересыщение, как за счет охлаждения, так и за счет частичного удаления растворителя в виде вторичного пара. За счет пересыщения раствора происходит рост кристаллов, имеющихся в кристаллизаторе, и образование новых кристаллических зародыщей. Суспензия отводится в центрифугу 4 на разделение. После центрифуги получают готовый кристаллический продукт, а маточный раствор поступает в бак - сборник 5. Из сборника маточный раствор насосом 6 подается в струйный насос-компрессор 7, в котором происходит сжатие отсасываемого из кристаллизатора вторичного пара за счет энергии струи маточного раствора с одновременной конденсацией этого пара. В процессе сжатия компенсируется снижение упругости пара над поступающим в кристаллизатор раствором, которое произошло за счет его адиабатного расщирения при испарении, а также потери давления в паропроводе, и создается некоторая полезная разность температур для осуществления процесса конденсации. Неконденсирующиеся газы, входящие в систему за счет подсосов и отсасываемые из системы вместе с вторичным паром, транспортируют уже подогретым раствором растворитель, где они всплывают на поверхность раствора и удаляются через сдувку. При этом необходимое разряжение в кристаллизаторе обеспечивается без дополнительного устройства для создания вакуума. В результате конденсации сжимаемого вторичного пара маточный раствор возвращается на температурный уровень раствора, поступающего из растворителя в кристаллизатор.

Таким образом, процессы растворения и кристаллизации вещества осуществляют за счет незначительного расхода энергии на сжатие вторичного пара без дополнительных затрат тепла на подогрев раствора и расхода хладагента. Энергия, затраченная на валу насоса, превращается в тепловую. Отвод тепла из замкнутой системы обеспечится за счет потерь в окружающую среду.

Технико-экономическое сравнение по укрупненным показателям предлагаемого способа получения солей с принятой за прототип схемой показывает значительные преимущества предложенного способа.

Формула изобретения

Способ кристаллизации солей из насыщенных растворов путем подогрева циркулирующего потока маточного раствора, растворения исходного вещества, понижения давления над раствором с получением вторичного пара, выделения продукта из суспензии и конденсации вторичного пара маточным раствором, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и расхода хладагента, вторичный пар конденсируют путем сжатия струей маточного раствора при непосредственном их контакте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №317616, кл. С 01D 9/02, 1969.

2.Патент Франции № 2215255, кл. В ОШ 9/02, 1974.

5

S